石墨烯/PDMS复合光纤微环谐振腔的热光调制及应用

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随着对传输信息速率要求越来越高,小型化、集成化的光学器件是未来一个重要发展趋势。作为光通讯器件中的一个重要分支,由微纳光纤制作而成的光纤微环谐振腔(MRR)具有微小尺寸、传输损耗低、易于制作、谐振效果好等优点,吸引了众多专家学者的关注。光在微环表面可以通过倏逝波进行传播,因此微环与其他具有优异性能的材料可以相结合,是近年来研究的热点之一。石墨烯和聚二甲基硅氧烷(PDMS)都具有优异的热性质。石墨烯是一种蜂巢型结构的二维层状纳米材料,有饱和吸收特性及高稳定性。PDMS是一种具有极高热光系数的柔性薄膜,其热光系数比石英光纤高了一个数量级以上。使用石墨烯和PDMS覆盖在微环表面,不仅可以增强微环对传输光波的作用效果而且可以增添一些优异的性能。本文的实验中对其复合器件的热光调制特性进行了研究。  将微环和石墨烯结合研究,我们制作了一个基于石墨烯的微环谐振腔并对其热光调制特性进行了研究,1550nm的信号光在微环中传播,不同功率的980nm泵浦光通过外部照射石墨烯-微环表面对信号光进行调制。当泵浦光功率从0mW增加到700mW,谐振波长总共移动了0.65nm,是单独测试微环输出光谱对泵浦光响应的8.5倍;将微环和PDMS结合研究,我们制作了一个PDMS覆盖的微环谐振腔作为可调谐滤波器将其放入激光器的谐振腔内,通过改变器件的温度及微调偏振控制器对激光器的输出波长进行调谐,实现了多波长输出及波长可调谐。这个实验的创新性在于将微环嵌入激光器谐振腔内并实现了多波长输出以及波长可调谐;将微环和石墨烯与PDMS结合研究,在实验中我们制作了一个石墨烯-PDMS复合微环谐振腔的温度传感器,在30℃-60℃的温度范围内,传输功率的变化在升温和降温过程中灵敏度分别为0.544dB/℃和0.536dB/℃。在加热过程中谐振波长移动的灵敏度高达-0.533nm/℃。这个实验的创新性在于提出并制作了一种新型的温度传感器,对微环透过率随温度的变化进行了研究。
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